宁海新桥主桥抗震分析_李微哲

第38卷，第2期2013年4月

公路工程Highway Engineering

Vol．38，No．2Apr ．，2013

［收稿日期］2012—03—23

［作者简介］李微哲（1981—），男，江西芦溪人，硕士，工程师，主要从事桩基础及桥梁结构计算分析研究。

宁海新桥主桥抗震分析

李微哲

（中煤科工集团重庆设计研究院，重庆400016）

［摘

要］以宁海新桥特大桥主桥为例，采用Midas Civil 有限元软件，对其进行了反应谱分析和非线性时程分

析。针对其下部结构刚度较大的特点，提出了纵横向限位装置联合抗震支座的抗震设计方案。计算结果表明，E1地震作用下，桥梁基本处于弹性工作状态，E2地震作用下抗震支座非滑动方向发生屈服，通过侧向滑移摩擦消能后，桥墩水平地震力大大减小，而限位装置承担余下的水平地震力，同时防止落梁。纵横向限位装置联合抗震支座的抗震设计，适合本桥，也适合下部结构刚度较大的混凝土梁桥。

［关键词］宁海新桥；抗震分析；限位装置；抗震支座

［中图分类号］U 442．5+

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［文献标识码］A ［文章编号］1674—0610（2013）02—0120—05

Seismic Analysis of the Main Bridge NingHai Bridge

LI Weizhe

（China Coal Technology Engineering Groups ，Chongqing Design ＆Ｒesearch Institute ，Chongqing 400016，China ）

［Abstract ］Spectrum analysis and time-history analysis for the main bridge of NingHai Bridge is done on the paper．Seismic restrainers and seismic bearings are applied to the main bridge of NingHai bridge for earthquake-resistance．According to the analysis ，some conclusions are drawn as follows ：first-ly ，the bridge works flexibly under earthquake action E1；secondly ，seismic bearings will yield under earthquake action E2，and the bridge will be hold on by the seismic restrainers while sliding laterally ；thirdly ，the seismic responses of piers are much more reduced．Finally ，seismic design such as seismic restrainers and seismic bearings is effective for the main bridge of NingHai bridge and other bridges with rigid piers．

［Key words ］NingHai bridge ；seismic analysis ；seismic restrainers ；seismic bearings 工程设计中，一般在连续梁桥中间桥墩设置纵向固定支座［1－7］

。在地震区中，当桥墩刚度较大又无合适的抗震措施时，

纵向地震作用下，固定支座桥墩将承受非常大的水平地震力，其数值远大于支座本身的水平承载力，即固定支座将发生破坏。因此，基于固定支座不发生破坏的假定，而进行的反应谱分析和时程分析，与工程实际情况不符。

本文以宁海新桥特大桥主桥为例，对其进行了反应谱分析，并指出本桥反应谱分析结果的不足。同时结合抗震设计方案，假定了限位挡块、抗震支座的本构模型，进行了非线性时程分析。

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宁海新桥主桥概况

1．1

主桥结构构造及地基条件

福建省省道201线宁海新桥工程位于莆田市涵

江区与荔城区交界处，是省道201线的重要组成部分，是衔接荔城区与涵江区的城市快速路。桥梁地处7度抗震区，桥梁全长1164m ，桥宽41m ，桥跨布置为8ˑ40m 预应力砼连续箱梁+45+5ˑ70+45m 变截面预应力砼连续箱梁+10ˑ40m 预应力钢筋砼连续箱梁。

主桥梁体为单箱双室斜腹板变截面连续箱梁，箱宽20m ，悬臂3．0m 。梁根部梁高4．5m ，跨中梁高2．3m ，腹板斜率均为4。对称悬臂施工，边跨现浇梁段9m ，合拢段长2m 。箱梁典型截面如图1、图2所示。

下部结构采用花篮型实体桥墩，墩帽宽9．0m ；厚3．4m ，墩身宽8．4m 、厚2．8m ，变化段高度5．0

第2期李微哲：

宁海新桥主桥抗震分析图1跨中横断面

Figure 1cross-section at mid-

span

图2中支点横隔梁边缘横断面

Figure 2cross-section at the edge of diaphragm plate

m ，最大墩高20．4m 。基础采用双排，每排三根直径2m 群桩，桩距5m ，承台高3．5m ，长12．2m ，宽7.7m 。

自上而下，地基土依次为：①淤泥，深灰色，流塑，饱和，局部夹薄层细砂厚度13．0 18．90m ；②中细砂，深灰色，饱和，松散 稍密状，2．30 6．30m ；③卵石，杂色，饱和，稍密 中密状，厚度2．70 11．40m ；④残积砂质粘性土，灰白、褐黄色，稍湿 湿，上部以可塑状为主，下部为硬可塑状，厚度6．40 9．00m ；⑤全风化花岗岩，：灰白、灰黄、浅黄色，稍湿，坚硬，有残余强度，厚度1．20 13．90m ；⑥强风化花岗岩；褐黄色、

浅灰色，坚硬，本层全场分布，厚度1．40 14．40m ；⑦中风化花岗岩，浅灰、灰白色，坚硬，花岗结构，块状构造，岩石的完整程度为较破碎，揭露厚度5．40 12．80m 。1．2

抗震设计方案

本桥桥墩较矮，刚度大，因此本桥抗震设计原则

为：允许支座破坏，

允许桥墩屈服，确保桩基、承台不破坏，确保主梁整体稳定，防止侧向滑移落梁。本桥采用抗震支座联合限位挡块的抗震设计方

案。支座具体布置为：8#、

15#过渡墩内侧为GPZ （KZ ）5DX 型抗震支座，外侧为GPZ （II ）5SX 双向活

动支座；9#、

10#、12# 14#桥墩内侧采用GPZ （KZ ）25DX 型抗震支座，13#

桥墩内侧采用GPZ （KZ ）25GD 型抗震支座，9# 14#墩外侧为GPZ （II ）25SX 双向活动支座。8# 15#桥墩设横向限位挡块，11# 13#桥墩设纵向限位挡块，限位挡块有效工作范围

为ʃ250mm 。挡块为Q345钢板焊接而成的钢格室型构件，钢板厚12mm ，其布置如图3所示，入梁或墩锚固深度为1m

。

图3限位挡块布置

Figure 3layout of caging blocks

2抗震计算参数

抗震设防烈度为7度。按《公路桥梁抗震设计

细则》JTG T B02—01—2008第6．3．8条，抗震设计应考虑桩土共同作用，桩土共同作用采用m 法假定的等代弹簧模拟。

主桥区域上覆软土厚约20m ，

m 1=4000kN /m 4；卵石土24m ，地基比例系数m 2=50000kN /m 4。承台距河床顶面1．2m 。

工程场地类别为Ⅲ类。场地特征周期为0.45s ，再根据

《公路桥梁抗震设计细则》JTG /T B02—01—2008，场地特征周期调整为0．65s 。

设计加速度反应谱参数如表1所示，抗震重要性系数、阻尼系数、场地系数如表2所示。

表1设计地震动反应谱参数值

Table 1parameters of response spectrum

位置地震作用类别超越概率水准（100a ）/%T g /s

S max /gal A /gal 地表面

E1地震630．65146．25100E2地震4

0．65

497．25

100

注：1cm /s 2=1gal 。

表2C i 、

C d 、C s 数值Table 2Value of C i ，C d ，and C s

位置地震作用类别重要性系数

C i

阻尼系数C d 场地系数

C s 地表面

E1地震0．51．01．3E2地震

1．7

1．0

1．3

人工工合成加速度时程曲线由《省道201线宁海新桥工程场地地震安全性评价报告》编制单位提供，E1、E2地震时程曲线各3条，如图4、图5所示。

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